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A análise científica das condições que causam interferências e dos métodos para suprimi-las descreve em detalhes as oito medidas de proteção contra interferências utilizadas pelos sistemas de controle automático e pelos instrumentos, tais como blindagem, isolamento, filtragem, conexão em terra, proteção dos cabos de sinal contra interferências, proteção contra interferências causadas por tiristores e relés. Para que os sinais de interferência possam afetar os sistemas de controle automatizado e os instrumentos, são necessárias três condições: a fonte de interferência deve gerar sinais de interferência, deve haver um circuito receptor sensível a esses sinais, e deve existir um canal de acoplamento entre o circuito receptor e a fonte de interferência. Sem qualquer um desses fatores, não é possível causar interferência nos dispositivos eletrônicos. Ao resolver problemas de interferência, é necessário primeiro identificar a fonte da interferência, o desempenho do circuito receptor e a maneira como a fonte de interferência se conecta ao circuito receptor. Somente assim é possível tomar as medidas adequadas para reduzir o impacto da interferência. Princípio de supressão de interferências Com base na análise acima, o princípio de supressão de interferências é: 1. Eliminar ou suprimir as fontes de interferência, como isolar ou manter distância das linhas de energia e das linhas de sinal. 2. Caminhos de interferência e destruição. Quanto às interferências que ocorrem na forma de “sinais”, são tomadas medidas nos sistemas de controle automático e nos próprios instrumentos, como o uso de transformadores de isolamento e acopladores ópticos, a fim de interromper certas vias de interferência ； Para interferências que invadem na forma de “campos”, geralmente são adotadas medidas de blindagem. 3. Reduzir a sensibilidade do circuito receptor (objeto afetado pela interferência) às interferências. Circuitos com alta impedância de entrada são mais suscetíveis a interferências do que aqueles com baixa impedância de entrada. Além disso, os circuitos analógicos têm menor capacidade de resistir a interferências em comparação com os circuitos digitais. Para a instalação, eliminar as fontes de interferência que afetam outros circuitos é a medida mais eficaz, mas, às vezes, devido a restrições ou custos elevados, isso é difícil de ser realizado. Nesse momento, devem ser adotadas medidas de proteção nos circuitos de sinais vulneráveis a interferências, nos sistemas de controle automatizado e nos instrumentos, a fim de aumentar a capacidade de resistência desses sistemas às interferências. Medidas contra interferências 1. Blindagem A tecnologia de blindagem serve principalmente para suprimir as interferências causadas por campos eletromagnéticos nos sistemas automatizados e em instrumentos. Ela utiliza materiais de baixa resistência, como cobre ou alumínio, ou materiais magnéticos, para envolver componentes, circuitos, conjuntos ou linhas de transmissão, com o objetivo de isolar as interferências eletromagnéticas entre o interior e o exterior. A blindagem inclui blindagem eletrostática, blindagem eletromagnética, blindagem magnética de baixa frequência e blindagem de acionamento. 1.1 Blindagem eletrostática Sob a ação de um campo eletrostático, não existem linhas de força elétrica dentro do condutor; ou seja, todos os pontos têm o mesmo potencial elétrico. Portanto, utiliza-se um metal com boa condutividade elétrica para fazer a caixa de blindagem, e ela é conectada à terra. É porque suas linhas de energia internas não são transmitidas para o exterior, e, ao mesmo tempo, as linhas de energia externas também não afetam seu interior. A blindagem eletrostática consegue evitar a influência dos campos eletrostáticos, podendo eliminar ou reduzir as interferências que surgem entre dois circuitos devido ao acoplamento causado pela capacitância distribuída parasita. 1.2 Blindagem eletromagnética A blindagem eletromagnética consiste no uso de materiais metálicos com boa condutividade elétrica para formar uma camada de proteção. Essa camada gera correntes de Foucault dentro do invólucro de blindagem, e essas correntes consomem a energia do campo eletromagnético de interferência de alta frequência, reduzindo assim o impacto desse campo. Se a camada de blindagem eletromagnética for conectada à terra, ela também desempenha a função de blindagem eletrostática. Ou seja, ao utilizar um material metálico com boa condutividade elétrica para criar uma camada de blindagem eletromagnética, é possível obter tanto a função de blindagem eletromagnética quanto a de blindagem eletrostática. 2. Isolamento: Quando os circuitos de medição de sinais dos sistemas de controle automático e dos instrumentos, bem como as fontes de sinal, são aterrados em ambas as extremidades, é fácil que se forme uma corrente de loop, causando interferências. Nesse caso, é necessário utilizar métodos de isolamento. Especialmente quando os dispositivos automáticos contêm circuitos híbridos de tipo analógico e digital, bem como de alta e baixa tensão, é preciso isolar cada parte dos circuitos. Isso também ajuda a reduzir a deriva e a proporcionar proteção de segurança. O isolador de sinais também é conhecido como condicionador de sinais. Ele transforma os sinais de corrente ou tensão de entrada, sejam eles individuais ou em pares, em sinais de corrente ou tensão isolados, além de melhorar o isolamento elétrico entre a entrada, a saída e a fonte de alimentação. O artigo “Indicadores de avaliação do desempenho dos isoladores de sinal de alta qualidade” oferece uma introdução aprofundada sobre os isoladores de sinal. http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312135186620.jpg 3. Filtragem: A filtragem é um meio eficaz para suprimir as interferências do tipo “serial mode” ou para evitar que as interferências do tipo “common mode” se transformem em sinais de corrente alternada do tipo “serial mode”. Ele funciona com base na faixa de distribuição de frequências do sinal e do ruído, inserindo filtros nas faixas de frequência correspondentes no canal de transmissão do sinal. Dessa forma, o ruído é filtrado ou atenuado da melhor maneira possível, com o objetivo de melhorar a relação sinal-ruído e reduzir as interferências. Apesar de todas as medidas de proteção contra interferências mencionadas anteriormente, se ainda houver sinais de interferência alternada remanescentes, é possível eliminá-los por meio de métodos de filtragem. 4. Flutuação: A flutuação é uma medida eficaz para combater as interferências de modo comum. Isolar completamente os fios de sinal e os circuitos dos dispositivos automáticos com material isolante, para que eles não entrem em contato com a carcaça metálica aterrada; isso é chamado de “isolamento”. Um circuito completamente flutuante, mesmo quando existe uma tensão de modo comum, não consegue gerar corrente. Independentemente de a resistência dos dois fios de entrada em relação ao terra ser simétrica ou não, isso não transformará as interferências do tipo comum em interferências do tipo em série. Além disso, sinais puramente do tipo comum não prejudicam o funcionamento normal dos sistemas de controle automático e dos instrumentos (dentro de certos limites). Trata-se de medidas de proteção contra interferências, adotadas com o objetivo de evitar a conversão. Em essência, o isolamento por flutuação e o isolamento por transformador, bem como o isolamento fotoelétrico, partem do mesmo princípio: todos visam interromper o caminho dos sinais em modo comum. Para circuitos passivos (como potenciômetros eletrônicos acoplados a termopares e instrumentos de bobina móvel), basta isolar o circuito de medição, de modo que ele não entre em contato com os condutores de terra, para que se obtenha um estado de flutuação. Mas circuitos ativos como amplificadores são um pouco problemáticos, pois precisam de uma fonte de alimentação. A fonte de energia geralmente vem da rede elétrica, que por sua vez está conectada ao terra. A solução é usar um transformador para isolar, fazendo com que o enrolamento secundário que fornece energia ao amplificador fique isolado. 5. Resistência às interferências nos cabos de sinal: Os sinais elétricos dos dispositivos de automação em processos termodinâmicos são de baixa tensão e baixa corrente. Considerando a carga nos cabos, não é necessário que eles tenham uma grande área de seção transversal. Mas, devido à grande distância de transmissão dos sinais de controle industrial e às condições ambientais adversas. Para que a resistência dos fios de sinal seja baixa e haja suficiente resistência mecânica, geralmente são utilizados fios compostos por vários filamentos, com uma área de seção transversal de no mínimo 1 mm². A vantagem dos fios múltiplos é que são flexíveis e fáceis de dobrar. De acordo com os requisitos de resistência a interferências. Podem ser utilizados fios trançados, fios paralelos, fios blindados ou cabos coaxiais. Do ponto de vista da redução de interferências, a medida mais fundamental é manter os cabos de sinal longe dos cabos de alimentação. Em todos os casos, eles são inevitavelmente instalados no mesmo duto de cabos. É necessário que os fios sejam dispostos em ambos os lados do duto, ou então em duas camadas separadas. Além disso, deve-se colocar uma placa metálica de aterramento entre eles, a fim de fornecer proteção contra interferências. Sem blindagem, a distância entre os dois tipos de fios não deve ser menor que 15 cm; o ideal é que seja superior a 60 cm. Se os fios passam por dentro de um tubo, é estritamente proibido que os fios de sinal e os fios de alimentação passem pelo mesmo tubo. É preciso prestar atenção especial ao fato de que os tubos metálicos só têm efeito de blindagem do campo elétrico quando estão conectados à terra; apenas os tubos de ferro conseguem bloquear as interferências do campo magnético. Devido aos anéis formados pelas duas fibras do par trançado serem extremamente pequenos, e ao fato de essas fibras se alternarem em direções opostas, as forças eletromagnéticas que geram tensões indutivas em cada par trançado podem se anular mutuamente devido às diferenças de direção. Quanto à capacidade do cabo coaxial de resistir a interferências, especialmente na transmissão de sinais de alta frequência, ele possui vantagens significativas em comparação com outros tipos de fios. 6. Supressão das interferências causadas por tiristores: Os tiristores são cada vez mais utilizados no controle automático. No entanto, eles representam uma grande fonte de interferência entre os dispositivos eletrônicos industriais. Quando os tiristores são acionados para entrar em estado de condução ou interrupção, ocorrem mudanças bruscas na tensão e na corrente. Isso gera ondas de interferência na rede de alimentação, o que afeta negativamente os sistemas de controle automático e os instrumentos utilizados. Para prevenir ou reduzir esse efeito prejudicial, é necessário conectar em paralelo aos terminais de carga do tiristor um circuito RC formado por uma resistência e um capacitor conectados em série. 7. Supressão das interferências causadas pelos contatos elétricos: Quando os contatos de interruptores e relés se separam de uma carga indutiva, a grande variação na taxa de corrente gera uma alta tensão momentânea em sentido inverso. Geralmente, em poucos microssegundos, essa alta tensão atinge de 10 a 20 vezes a tensão da fonte de alimentação. Isso gera faíscas nos contatos do relé, o que não só corrói a superfície dos contatos, mas também causa interferências eletromagnéticas, o que é muito prejudicial. Para isso, pode-se configurar um circuito de extinção de arcos elétricos nos contatos, o que protege os mesmos, prolongando sua vida útil, e ao mesmo tempo reduz os sinais de interferência. O circuito de extinção de ar mais utilizado é o mostrado na figura abaixo: um circuito em série RC, com os terminais elétricos conectados em paralelo. Quando a fonte de alimentação é de corrente contínua, ao se desconectar K, não há corrente passando por L. Nesse caso, a tensão da fonte de alimentação carrega o capacitor C. No instante em que K é conectado, a resistência R impede que a corrente de descarga de C se torne excessiva ； No momento em que K é desconectado, a tensão indutiva carrega C através de R, fazendo com que a corrente diminua mais lentamente, o que também protege os contatos contra a formação de arcos elétricos. 8. Aterramento: O aterramento também é um meio importante para combater as interferências. No entanto, um aterramento incorreto não só não ajuda a reduzir as interferências, como pode até mesmo aumentá-las. Nos três circuitos mostrados na figura abaixo, as suas respectivas terras estão conectadas à terra comum. Como a terra comum possui resistência, surgem correntes de terra diferentes nos valores r1, r2 e r3. Essas correntes causam uma queda de tensão que interfere nos outros circuitos, criando assim um caminho para interferências na impedância comum. http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312137576294.png http://yunrun.com.cn/upload/201605/31/201605312138273045.png Vários circuitos têm um aterramento incorreto. Existem também maneiras corretas de aterrar os circuitos. O aterramento correto deve garantir que a resistência de aterramento de todos os circuitos seja independente; assim, não importa qual seja a corrente de aterramento em cada circuito, isso não afetará os outros circuitos. Pode-se ver que os pontos de aterramento podem ser compartilhados, mas os fios de aterramento não podem ser compartilhados; esse é o princípio do aterramento. Suponhamos que o sinal de saída do circuito 1 seja fornecido ao circuito 2, e que o circuito 2, por sua vez, envie o sinal ao circuito 3. Nesse caso, é necessário unir os contatos em um único ponto, e não dispersá-los em três locais diferentes